Question

6．在“探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”實驗中，老師提供的器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表和開關(guān)各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），兩個滑動變阻器（規(guī)格分別是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），導(dǎo)線若干．
（1）請用筆畫線表示導(dǎo)線，在圖甲中將實驗電路圖連接完整．
（2）在連接電路時，要求先將開關(guān)、滑動變阻器滑片分別處于C的位置．（填字母）
A．?dāng)嚅_、a處       B．?dāng)嚅_、b處      C．?dāng)嚅_、c處       D．?dāng)嚅_、d處

（3）實驗時，先在ab間接接入10Ω電阻，移動滑P，使電壓表示數(shù)為3V，并記錄相應(yīng)的電流值；再改接l5Ω的電阻，此時滑片P應(yīng)向c（選填“c”或“d”）端移動，這樣移動滑片的目的是：使定值電阻兩端的電壓保持3V不變．
（4）本實驗需在ab間先后接入上述四個定值電阻，為完成整個實驗，應(yīng)該選取規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器．
（5）通過實驗獲救數(shù)據(jù)，得到如圖乙所示導(dǎo)體的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結(jié)論：電壓一定時，電流與電阻成反比．表達式：I=$\frac{U}{R}$ （用所測物理量符號表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖乙確定電路中的最大電流，從而確定電流表的量程，并使開關(guān)、電流表、定值電阻以及滑動變阻器串聯(lián)連接，注意電流從電流表的正接線流入，負接線柱流出；
（2）連接電路時，開關(guān)應(yīng)該斷開；閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片P應(yīng)位于阻值最大處；
（3）當(dāng)將電阻由10Ω更換為15Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)向c端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持3V不變；
（4）滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗?zāi)苷�常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大；
（5）用控制變量法進行分析，即電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與電阻成正比．

解答 解：（1）根據(jù)圖象可知，電路中的最大電流小于定值電阻與滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路；電壓表與電阻并聯(lián)，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

（2）連接電路時，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器滑片處于阻值最大處，即將滑片位于c處；故選C；
（3）定值電阻由10Ω更換為15Ω后，定值電阻分壓變大，為了保持定值電阻兩端電壓不變，需增大滑動變阻器兩端電壓，即增大滑動變阻器接入電路的阻值；
由電路圖可知，應(yīng)向c端移動滑動變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓減小到原來的3V，保持定值電阻兩端電壓一定．
（4）實驗中，當(dāng)定值電阻是30Ω時，通過電路的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
為使實驗?zāi)茼樌�進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“20Ω；1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變大，等于3V；
（5）從圖象上可以看出，導(dǎo)體兩端的電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比；表達式為I=$\frac{U}{R}$．
故答案為：（1）如上圖所以；（2）C；（3）c；使定值電阻兩端的電壓保持3V不變；（4）“20Ω 1A”；（5）電壓一定時，電流與電阻成反比；I=$\frac{U}{R}$．

點評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實驗方案的改進等問題，實驗中應(yīng)用了控制變量法，解題時注意該方法的應(yīng)用．第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認真分析實驗數(shù)據(jù)是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．